未來10年BIM技術(shù)將如何改變中國和世界？

在紅遍中國的《三體》小說中，當(dāng)人類陣容龐大的宇宙艦隊對決三體的時候，人類與三體科技差距的硬傷讓水滴分分鐘秒殺人類宇宙艦隊……雖然三體只是人類對未來科技的暢想，但不容置疑的是，人類有史以來的競爭無不是基于科技之上的。誰主導(dǎo)了科技進步，誰就能立于不敗之地。

而在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，隨著實景建模、連續(xù)性勘測、三維建模等一系列新技術(shù)的出現(xiàn)及其應(yīng)用的成熟，三維正向設(shè)計排浪中國，諸多大院正在積極探索并取得了成果。

筆者最近對話具有十余年BIM實踐經(jīng)驗的Bentley系統(tǒng)土木設(shè)計產(chǎn)品副總裁Dustin Parkman，聽他講述BIM熱點以及在中外的成功實踐。

梅觀高速：三維正向設(shè)計的中國探索

素有“深圳中軸線”之稱的梅觀高速成為中國大交通行業(yè)探索三維正向設(shè)計的樣板。而在歐美許多國家已經(jīng)制定政策全面推動三維正向設(shè)計，只因為它是當(dāng)下城市化發(fā)展的關(guān)鍵解決方案之一。

問：在中國，我時常聽到BIM就是翻模，不知在國外這是否也聽起來很耳熟?

Dustin:在世界各地，很長一段時間大家都是通過翻模來實現(xiàn)BIM應(yīng)用。但大家都有這樣一個共識，三維正向設(shè)計是BIM的終極目標(biāo)。相對于傳統(tǒng)二維設(shè)計，三維正向設(shè)計將逐步占有更大的市場。

在過去的五年中，美國聯(lián)邦財政撥款到各州以3D設(shè)計建模標(biāo)準(zhǔn)替代基于2D的標(biāo)準(zhǔn)。整個歐洲尤其是斯堪的納維亞地區(qū)，也在推進這樣的工作流程。各國政府最終都會向新技術(shù)、新流程看齊。3D設(shè)計建模不僅能節(jié)約巨大的資金和人力物力，而且能解決現(xiàn)在城市化進程中難以解決的問題。中國的許多大院已經(jīng)在三維正向設(shè)計方面進行了積極探索，而深圳的梅觀高速就是這一探索的樣本，我們的解決方案助力在半年時間將持續(xù)七八年的方案設(shè)計階段快速推動到初步設(shè)計階段，堪稱一個里程碑。

問：請介紹一下梅觀高速在三維正向設(shè)計方面的探索。

Dustin:梅觀高速市政改造項目要求將原有高速公路改擴建為城市快速路的主路，不僅要建成一道漂亮養(yǎng)眼的城市風(fēng)景線，也要在兩側(cè)新建城市快速路的輔路及道路配套系統(tǒng)，并要求考慮該軌道交通設(shè)施對于社區(qū)和環(huán)境的影響，整個系統(tǒng)龐大而復(fù)雜。

梅觀高速全長19.3公里，總投資達94億人民幣，共設(shè)互通式立交8處、橋梁37座、綜合管廊總長約17.6公里，同時項目所處地區(qū)公路網(wǎng)密集、車流量大、設(shè)計周期短，這些都給項目設(shè)計帶來了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，如果用傳統(tǒng)的勘測和設(shè)計方式，項目很難在規(guī)定的時間內(nèi)交付。這也是多年來許多問題懸而未決的原因。

問：梅觀高速采用的BIM設(shè)計解決方案包括哪些?

Dustin:負(fù)責(zé)該項目的中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司 (簡稱“中交一公院”)通過運用Bentley實景建模技術(shù)與OpenRoads道路設(shè)計系列軟件創(chuàng)建了全線地面實景模型、三維地質(zhì)模型和地下管線模型，快速構(gòu)建了虛擬的三位數(shù)字環(huán)境，然后在該環(huán)境中完成了道路、橋梁、綜合管廊設(shè)計。同時，基于OpenRoads Designer進行了二次開發(fā)，快速創(chuàng)建和批量布置了復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)和綜合管廊復(fù)雜節(jié)點模型。最后，利用Bentley LumenRT對集成的模型進行了道路方案景觀方案設(shè)計、交通導(dǎo)改方案以及整體項目方案的比選和優(yōu)化。

這一解決方案充分利用發(fā)掘了3D模型的可視化和數(shù)據(jù)化價值，簡化了設(shè)計流程，大大提升了設(shè)計質(zhì)量和效率，降低了項目成本：比原計劃的9個月交付時間提前了43天，節(jié)約了成本 220 萬元人民幣，節(jié)省了計劃設(shè)計修改工作量約120 天、初步設(shè)計審查時間約60 天、管道設(shè)計錯誤檢查時間約150天。

問：三維正向設(shè)計就是一個“節(jié)約型”設(shè)計。它的節(jié)約不止于設(shè)計階段吧?

Dustin:過去人們對“節(jié)約”的理解僅僅限于與設(shè)計相關(guān)的節(jié)約，這是很片面的。真正為設(shè)計模式帶來變革動力的是施工和運維過程，因為正向工作流會在這些方面節(jié)約大量資金。從施工的角度而言，施工階段的費用所占整個項目資金超過90%，節(jié)約10%施工資金遠(yuǎn)比從設(shè)計過程節(jié)約20%、30%的資金要多得多。

目前在美國市場，正是鐵路和公路系統(tǒng)的施工和下游運營維護驅(qū)動了工程師改變他們的可交付條件。他們發(fā)現(xiàn)BIM交付條件為施工下游單位的運營維護提供了很多有用的信息。所以這才是真正的驅(qū)動力量，并且會改變整個產(chǎn)業(yè)鏈。

問：看來BIM應(yīng)用是牽一發(fā)而動全身。

Dustin:我一直在思考土木工程項目的結(jié)構(gòu)在發(fā)生什么樣的改變。項目涉及不同領(lǐng)域，有設(shè)計團隊、施工團隊、運營團隊、維護團隊，而這些團隊并不會見面、也很少交流，在每個階段，他們會輸入相關(guān)的可交付信息，愿意按照既定的流程工作。當(dāng)前至少在大多數(shù)地方，這種合作都發(fā)生了很大變化，比如施工承包商在項目更早階段就開始參與，包括規(guī)劃和設(shè)計后的工作。這些不同的團隊中有更多的交流活動，共同致力于如何更高效率、低成本完成項目，保障正常運營，為公眾和企業(yè)減少額外負(fù)擔(dān)。這需要在早期進行更多的整合、交流。

在交付之前，設(shè)計師可以按照自己的想法輕松更改模型，每一次更改，模型會自動更新相應(yīng)數(shù)據(jù)，省卻了大量重復(fù)繪圖時間，這有助于他們在限定的時間內(nèi)為業(yè)主提供最優(yōu)秀、最具創(chuàng)意的設(shè)計作品;而施工方也可以通過輸入實時施工數(shù)據(jù)，隨時跟蹤、監(jiān)控項目進度，同時還可以通過預(yù)先碰撞檢測將錯誤率和返工率控制到最小。在項目交付后，3D模型中的所有數(shù)據(jù)都移交給運維方，為后期運維以及延長資產(chǎn)的壽命周期提供了寶貴的信息資源。

BIM賦能：實景建模等已成三維正向設(shè)計技術(shù)新莊家

正如《三體》中技術(shù)改變世界，實景建模、連續(xù)性勘測以及綜合建模環(huán)境的行業(yè)解決方案等新技術(shù)與新模式正在成為BIM技術(shù)圈的新莊家，使得三維正向設(shè)計成為可行、高效的選擇。而對新技術(shù)的選擇也攸關(guān)三維正向設(shè)計的成敗。

問：哪些新技術(shù)使得三維正向設(shè)計變得切實可行?

Dustin:實景建模、連續(xù)性勘測、綜合建模環(huán)境的行業(yè)解決方案等新技術(shù)正在成為BIM技術(shù)圈的新莊家。比如說，實景建模對于復(fù)雜環(huán)境把不可能變成可能。它不僅大量簡化了復(fù)雜的工作，在獲取數(shù)據(jù)方面簡單易行，而且降低削減了成本，實現(xiàn)保真的信息和豐富的環(huán)境。在美國和澳大利亞等國家，連續(xù)性勘測也在作出杰出的貢獻，比如使用它來監(jiān)測土建工程每天的進度，確保是否與我們土建的計劃進度保持一致。

問：請介紹一下連續(xù)性勘測的作用和操作。

Dustin: 在初期的勘測數(shù)據(jù)采集階段以及在施工階段都可以使用連續(xù)性勘測。施工連續(xù)性勘測很重要，因為每天施工的進程都在變化，比如混凝土、鋼筋、安裝等等。很多不同的團隊做著不同的工作，很多不同的事情都在變化。要想每一次都完全測量一個區(qū)域是不切實際的，而連續(xù)性勘測成為更好的方案。比如我在砌一個擋土墻，我知道自己不能在某個特定的時間完成，就用一個輕型的手持掃描儀把目前的狀態(tài)掃描下來，為下一步其他工作做準(zhǔn)備，隨后不斷地把各個小部分的勘測集中在一起并組合起來，最終形成一個完整的模型，這就是連續(xù)性勘測的工作方式。

問：在概念與深化設(shè)計產(chǎn)品方面有哪些最新發(fā)展?

Dustin:比如在梅觀高速這樣的項目，傳統(tǒng)方式下通常需要使用六七種不同的產(chǎn)品來完成概念設(shè)計和深化設(shè)計以達到可交付條件。但采用OpenRoad所有的設(shè)計內(nèi)容都可以實現(xiàn)，其中有內(nèi)嵌的排水管設(shè)計模塊、公路設(shè)計模塊、混凝土設(shè)計模塊等等，把地表巖土工程和隧道接口等設(shè)計一起實現(xiàn)。

另外，中交水運規(guī)劃設(shè)計院在天津寶坻的一個EPC項目，結(jié)合應(yīng)用OpenRoad Designer、 ProjectWise、Navigator、 LumenRT等助推了設(shè)計施工一體化進程。

在中國市場，自從我們?nèi)昵耙M了實景建模技術(shù)之后，短期內(nèi)就取得了豐碩的成果。我們于不久前剛剛發(fā)布了OpenRail Designer，這款產(chǎn)品與之前發(fā)布的OpenRoads Designer是并行產(chǎn)品。我們近期還推出了OpenBridge Designer。這三款產(chǎn)品是專門為道路交通行業(yè)打造的旗艦產(chǎn)品，既有相同的土木結(jié)構(gòu)基因，又各具特色。這些產(chǎn)品都是屬于提供綜合建模環(huán)境的CONNECT版本，規(guī)劃、設(shè)計、施工以及后期的維護部門都將在其中找到自己的角色并在權(quán)限范圍內(nèi)共享項目數(shù)據(jù)。

未來10年：三維正向設(shè)計踩著城市化發(fā)展的節(jié)奏

從10年前第一次來到中國，到最近3年頻繁造訪，Dustin的到來也體現(xiàn)了BIM在土木行業(yè)發(fā)展的節(jié)奏。未來10年，Bentley將在中國的城市化進程中與用戶和伙伴同行。

問：您是哪一年來中國的，在中國發(fā)展業(yè)務(wù)遇到哪些挑戰(zhàn)?

Dustin:我是10年前第一次來到中國，最近這3年來的越來越多，因為中國的土木市場BIM應(yīng)用發(fā)展的越來越快。

至于挑戰(zhàn)，不同的地區(qū)對于交付條件有不同的要求，當(dāng)我們和不同城市、不同行業(yè)合作的時候，所面臨的挑戰(zhàn)也各不相同。這不是說這樣的工作有多復(fù)雜，這是進入某個特別的市場必須要解決的問題。對于我而言，這就是我們要做的工作。

問：為著更遠(yuǎn)大的前程，Bentley如何與伙伴合作?

Dustin:我們盡自己的最大努力來拓展市場，提供平臺和軟件開發(fā)工具包，同時，鼓勵第三方合作伙伴基于我們的平臺開發(fā)產(chǎn)品，這一點非常重要，這樣可以鼓勵人們在我們的產(chǎn)品基礎(chǔ)之上開發(fā)新的軟件，這些軟件在我們的體系內(nèi)部可以進行分銷。

作為一個全球性的軟件供應(yīng)商，有時我們不能識別一些本土化需求，這就是我們在這里設(shè)本地團隊與伙伴合作的原因。我們不僅僅是為了開發(fā)本地市場，同時還為本地的分銷商和企業(yè)開發(fā)自有產(chǎn)品提供支持體系，幫助他們走的更快、更遠(yuǎn)，這比我們自己來開發(fā)所有的軟件更加重要。

問：未來10年，BIM技術(shù)將如何改變中國和世界?

Dustin:我相信城市化的進程將會進一步加快，世界各地的農(nóng)村人口都會繼續(xù)從農(nóng)村向城市地區(qū)集中。中國可能會是城市化最快的國家，因為中國政府一直在為城市化做相應(yīng)的準(zhǔn)備。

未來10年，一些地區(qū)的人口預(yù)計增長率為40%，而這些地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施很多都是200年前興建的。比如，改造老舊的和建設(shè)新的基礎(chǔ)設(shè)施需要600億美元，但根據(jù)大多數(shù)政府的估算，他們只能提供250億美元來做這件事，這就造成了一個高達350億美元的資金缺口。面對這么大的資金缺口，各國政府唯一的選擇就是如何運用最先進的技術(shù)大幅提高工作效率、降低成本。而BIM技術(shù)正是這些得到驗證的解決方案之一。

結(jié)語：以三維正向設(shè)計，走向星辰大海

Dustin快人快語，充滿激情地敘說那些BIM向前進的故事和方案，從10年前第一次出差來到中國看見這兒的機會，到對未來10年城市化發(fā)展和BIM應(yīng)用都充滿了信心和期待。

同樣地，我們的國家、我們的行業(yè)也在正向向前。憑借著高瞻遠(yuǎn)矚的戰(zhàn)略和創(chuàng)新技術(shù)的優(yōu)勢，我們有理由通達理想中的星辰大海。

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